Ver todos los transformadores a mi alrededor parece una enorme pieza de hierro. Me preguntaba por qué los transformadores tienen una masa tan grande. Considere si necesitamos una transformación de voltaje de 11V/ 440V. ¿Por qué no tenemos 11 vueltas en el primario y 440 vueltas en el secundario? En teoría, esto nos daría las relaciones de voltaje requeridas y mucho menos peso. ¿Por qué no funciona? ¿Qué me estoy perdiendo?
¿Por qué no tenemos 11 vueltas en el primario y 440 vueltas en el secundario? En teoría, esto nos daría las relaciones de voltaje requeridas y mucho menos peso. ¿Por qué no funciona? ¿Qué me estoy perdiendo?
¿Por qué no tener un giro en el primario y 40 giros en el secundario? También podría preguntar. Con casi cualquier tamaño normal de núcleo, puede obtener una inductancia entre 1 uH y 100 uH por turno. Digamos que obtiene 10 uH y digamos que su voltaje de CA fue de 50 Hz. El devanado primario de una sola vuelta tiene una inductancia de 10 uH y a 50 Hz, esta es una impedancia de 3,14 mili ohmios, es decir, sin carga conectada al secundario, el primario solo extrae una corriente de su suministro de CA de 11 voltios de 3500 amperios. . Ahora nadie quiere eso.
Con 11 vueltas, la inductancia no es solo 11 veces mayor, es 11 veces mayor al cuadrado, por lo que ahora la inductancia se convierte en 1,21 mH y la reactancia es de 0,38 ohmios y tomará una corriente primaria descargada de 29 amperios, es decir, mucho mejor, pero aún no es eso. genial, pero, ¿entiende el punto aquí? Independientemente de que el trozo de hierro sea un transformador, todavía tiene una inductancia primaria residual que puede tomar demasiada corriente reactiva de su fuente de CA de 11 voltios y tiene sentido tratar de minimizar eso. Si hiciera 44 vueltas, la inductancia aumentaría de 16 a 19,4 mH y la corriente residual disminuiría de 16 a aproximadamente 1,8 amperios; esto podría ser más razonable.
Es posible que desee aumentar, por supuesto, pero luego tiene mucho más cobre y se produce una compensación entre la corriente de magnetización residual (que conduce a pérdidas por saturación del núcleo) y las pérdidas de cobre. Más vueltas significa menos pérdida de núcleo pero quizás pérdidas de cobre inaceptables ( ).
Esta es la razón por la cual los dispositivos SMPS usan frecuencias de conmutación de típicamente 100 kHz; 10 uH tendrán una impedancia de 6,28 ohmios (en comparación con 3,14 miliohmios a 50 Hz).
Para acomodar un número menor de vueltas y evitar la saturación, el área de la sección transversal del núcleo debe aumentar (genera más inductancia por vuelta) o la longitud del núcleo debe aumentar (disminuye el campo H), por lo que cuando dice: -
esto nos daría las relaciones de voltaje requeridas y mucho menos peso
Estás engañado.
Esto realmente se hace para limitar la corriente de magnetización sin carga. Es posible que sepa que la fem inducida en un transformador es proporcional al enlace de flujo. El enlace de flujo es en sí mismo proporcional a la corriente de magnetización y al cuadrado del número de vueltas. Por lo tanto, al aumentar el número de vueltas, reducimos la corriente necesaria para establecer el mismo flujo en el núcleo y, por lo tanto, producir la misma fem.
Si no está familiarizado con el concepto de flujo y corriente de magnetización, lo encontrará en cualquier libro de texto estándar de Máquinas Eléctricas.
Imagine el caso cuando no hay carga. Eso significa que no hay corriente en el secundario, en cuyo caso bien podría no estar allí. Ahora te quedan algunas vueltas de alambre alrededor de un núcleo de hierro. Entonces el transformador es solo un inductor que conecta los cables de la entrada de energía. Si ese inductor es demasiado pequeño, fluirá una gran corriente.
Por ejemplo, si tiene un transformador de 120 VAC -> 12 VAC 60 Hz, y el primario tiene 0,01 henry de inductancia, la corriente sin carga sería 120 V / (2 * pi * 60 Hz * 0.01 henry = 32 amp. En principio, si el inductor fuera perfecto, la corriente estaría desfasada con el voltaje y la potencia neta sería cero, pero sus cables siempre tienen algo de resistencia. Entonces, en su lugar, desea aumentar la inductancia hasta un valor más alto, digamos 1 henry, por lo que ahora solo tiene 300 mA de corriente de magnetización, que es mucho más razonable.
La forma de aumentar la inductancia es aumentar el número de vueltas. Entonces, el tamaño y el material de su núcleo y el voltaje de entrada determinan la cantidad de vueltas que necesita.
Justo hoy estaba midiendo un transformador --- 3 devanados, cada uno de 10 vueltas alrededor de un clavo de ferrocarril. Para limitar la corriente primaria (y proteger el viejo generador de señales contra cargas en cortocircuito), se colocó una resistencia de 2700 ohmios en serie con el devanado primario.
Con 10 voltiospp del generador a 10 000 Hz, el primario solo tenía 3 milivoltios PP en ese devanado. ¿Por qué? una inductancia muy baja, debido a que la ruta de retorno del flujo era principalmente a través del aire. Z (primario, a 10 KHz) es 1/3000 de la resistencia de protección de 2700 ohmios, o 1 ohmio. ¿Inductancia? 16uH, incluida la permeabilidad de la espiga del ferrocarril. Alrededor de 1uH, modelado como núcleo de aire.
Otras preguntas recientes se refieren a los inductores más grandes disponibles. El transformador de potencia de ABB, con una potencia nominal de 1000 millones de vatios, tenía casi 2000 Henries. ¿Por qué?
Entonces, la impedancia a voltajes muy altos limitaría la corriente. La impedancia de 2.000 Henries a 377 radianes/segundo (60 Hz) es +j754.000. A 1 megavoltio, la corriente de magnetización es de 1,3 amperios, o 1,3 millones de vatios solo para que el núcleo entre en estado de reposo, listo para servir como transformador.
Depende de la potencia del transformador.
La potencia es el producto de voltios y amperios.
Hay un límite en la cantidad de voltios por vuelta que puede generar alrededor del núcleo de un transformador. Cuanto mayor sea el área del núcleo, mayores serán los voltios por vuelta.
Hay un límite para muchos amperios que puedes empujar a través de un cobre antes de que se caliente demasiado. Cuanto mayor sea el área del cable utilizado en el devanado, más corriente puede manejar.
En conjunto, esto significa que el rendimiento de potencia de un transformador es más o menos proporcional a su volumen; sin duda, un transformador más grande del mismo estilo puede transferir más potencia que uno pequeño.
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